最先进的半导体光刻将我们世界上最先进的光学系统与巧妙设计且高度优化的光化学材料和过程结合在一起,以制造使我们的现代信息社会的微型和纳米结构。应用光学,化学和材料科学的独特组合为对应用自然科学和技术感兴趣的科学家和工程师提供了理想的游乐场。多年来,光刻图案技术的发展几乎仅仅是按照驱动的扩展,并着重于改进分辨率,以支持戈登·摩尔(Gordon Moore)将更多组件挤在集成电路上的愿景。尽管这种缩放量仍未达到其最终限制,但在具有所需统一性且没有缺陷的半导体芯片上产生更多和较小的模式变得越来越困难和昂贵。针对新兴新颖应用的未来光刻技术必须强调不同的要求,包括三维(3D)形状控制,新颖(功能)材料的整合,非平面表面上的图案,对目标模式的灵活适应最终应用等等等。在技术开发50多年的技术开发中获得的半导体光刻者的知识和经验为开发新型微型和纳米技术驱动的应用提供了重要关键。它还应帮助高级工程师和经理对替代方法和应用程序的看法。本书并不是要提供对印刷图案技术各个方面的完整描述。这本书的材料是在多年的有关光刻的讲座上编写的:在Friedrich-Alexander-University-University Erlangen-Nuremberg上的技术,身体效果和建模,并为公司的特殊方面以及公司的特殊方面以及作为会议的附带活动准备专门的课程。本书旨在帮助有兴趣的学生具有物理,光学,计算工程,数学,化学,材料科学,纳米技术和其他领域的背景的学生,以在纳米化的光刻技术的迷人领域开始使用。相反,该书着重于对图像和模式形成的基本原理的解释。
4.1 简介 109 4.2 促成光刻技术发明和发展的化学关键发展 110 4.2.1 四元素理论 113 4.2.2 化学作为一门独特的学科 115 4.2.3 炼金术 116 4.2.4 关于火和燃烧性质的早期理论 118 4.2.5 燃素理论 119 4.2.6 现代化学的开端 124 4.2.7 在普通空气中发现简单气体 125 4.2.8 光的吸收 130 4.2.9 光的化学效应 131 4.2.10 现代化学的基础 134 4.2.11 后拉瓦时代的化学演变 139 4.3 化学反应定律和理论 140 4.3.1 原子理论140 4.3.2 恒比例定律或定比例定律 143 4.3.3 倍比例定律 144 4.3.4 互比例定律或当量定律 145 4.3.5 电化学理论 146 4.3.6 电解定律 150 4.3.7 体积结合定律 151 4.3.8 阿伏伽德罗假说 152
光刻和图案化将继续发展,但面临许多挑战。预计 2024 年将推出 0.55 NA 的高 NA 工具,但需要在光源、工具、掩模、材料、计算光刻和随机控制方面进行改进,以使这些工具能够投入生产使用。预计工艺窗口会很小,迫使使用更薄的光刻胶,并且可能还需要改进工艺集成方案。高 NA 工具的较小场尺寸对于某些产品设计来说很困难。这可能会刺激许多相对较小的芯片的高性能封装的增长。人们也在考虑采用更大的掩模尺寸来实现更大的曝光场。需要改进光刻胶和相关材料,但即使有了改进,为了能够充分控制随机效应,印刷剂量仍将继续增加。从长远来看,可以开发更高 NA 的 EUV(“超 NA”),但这面临许多技术挑战,并且可能被证明不如 0.33 或 0.55 NA EUV 的多重图案化有效。化学增强型光刻胶将至少在 1 纳米逻辑节点之前继续作为主力光刻胶,但基于金属的新型光刻胶(湿法和干法沉积)显示出良好的前景。随着世界对环境问题的关注度不断提高,能源效率和化学安全性也成为关注的焦点。
euv抗材料在启用高量制造(HVM)的高级光刻技术方面起着至关重要的作用,该技术针对低于5 nm的节点。在这项研究中,我们报告了对未来高NA EUV光刻术的可用EUV光孔师的广泛性能表征。,我们使用Paul Scherrer Institute和ASML合作的框架内使用EUV干扰光源工具(SLS)在瑞士光源(SLS)上调查了各种抵抗的性能。本文强调了我们在2023年观察到的主要改进,并提出了最佳性能的6种不同供应商的半票(HP)14及以下。本研究中考虑的重要性能特征是分辨率或HP,剂量到大小(DTS)和线宽度粗糙度(LWR)。为了评估抵抗的整体绩效,我们使用了z因子。我们研究了化学放大的抵抗(CAR)和非车材料。来自两个供应商的汽车达到了一个低至11 nm的分辨率,而多触发器抵抗(MTR)达到了13 nm的分辨率。新的金属有机抗(MOR)的分辨率低至11 nm。MTR和一辆汽车材料达到了迄今为止最低的Z因子。此外,我们研究了卧式对MOR性能的影响,并将新MOR的性能与前身进行了比较。,我们最终讨论了近年来抵抗性能的总体进展。我们观察到了几个抗性平台的稳定改善,这对于全球EUV抗性向高NA EUVL的发展令人鼓舞。
ே[1],可以通过缩短光源的波长,改善数值孔径Na并减少过程组合参数来实现光刻的分辨率比。duvl和euvl是光刻技术的两种主要类型。DUVL包括浸入式DUVL和干型DUVL。浸入式DUVL使用ARF作为其光源,其暴露波长为134nm。及其相应的Na为1.35。最先进的沉浸式DUVL可以在7NM技术模式下以及光刻方法的创新使用。将镜头和晶圆之间的空间浸入液体中。液体的反射指数大于1,因此激光的实际波长将大大减少。纯化的水是最常用的,反射指数为1.44。ASML生产了Twinscannxt:2000i在2018年,这是最新一代的Immersion Duvl。其光源的波长为193nm,它的分辨率比将其提高到38nm,并将线宽度降低到7〜5nm。它可用于产生300毫米晶圆。覆盖精度是两个光刻过程之间模式的注册准确性,该图案基于Pauta标准(3σ标准),并影响产品的产量,Twinscannxt:2000i的覆盖精度为1.9nm。它可以每小时生产275块晶圆。干型DUVL还使用ARF作为其照明源,波长仅限于193nm。,其Na为0.93。EUVL的波长仅为13.5nm,其Na为0.33。euvl在生产期间具有明显的优势,复杂性twinscannxt:1460k是最新一代的干duvl,在65nm技术模式下用于半导体市场的基本末端,可生产300毫米晶圆,具有205 WPH的生产率。euvl不需要多次曝光,它只能通过一次暴露才能实现精致的模式。
微加工正从核心领域发展到现代科学技术。许多技术机会都源于制造新型微结构或以缩小尺寸重建现有结构的能力。微结构还应提供研究在小尺寸下发生的基本科学现象的机会,例如在纳米结构中观察到的量子限制。然而,微加工的基本用途是微电子学,其应用范围从微分析到微机电系统 (MEMS)。用于执行化学/生化反应和分析的微型系统需要腔体、通道、泵、阀门、储存容器、耦合器、电极、窗口、桥梁等。这些组件的典型尺寸在长度或宽度上在几微米到几毫米的范围内,在深度和高度上在 100nm 和 100µm 之间。由于微加工,基于微系统的设备的一些优势如下: